一种含有石墨烯/脱杂聚苯胺的防腐涂料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防腐涂料及其制备方法，尤其是涉及一种含有石墨烯/脱杂聚苯 胺的防腐涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属铁自我国商朝被使用以来已有3000多年的历史，它具有优异的物理化学性 能，是现代社会使用最多，应用最广泛的金属之一。人们在享受钢铁给我们生活带来便利， 金属腐蚀也一直困扰着我们。防腐涂料作为使用最广的防腐手段之一，它使用便捷、应用广 泛且效果优良，但是也存在一系列问题，如污染大，防腐时间不长久等，因此开发一种环保 高效的防腐涂料是突破目前金属腐蚀困境的重中之重。中国专利CN 103497634 A公开了 ： 一种环氧富锌防腐粉末涂料，由以下重量份的原料组成：E-12环氧树脂40-50、酚醛环氧树 脂10-15、三甲基六亚甲基二胺4-10、二甲基咪唑0. 1-0. 2、聚乙烯醇缩丁醛1-2、聚酰胺蜡 微粉2_4、乙撑基双硬脂酰胺0. 8_1、甘油1_2、粒径为5_20 μ m的锌粉20-30、纳米萤石粉 5-7、复合填料10-20。该方法制备的防腐涂料具备一定的防腐效果，但是该涂料主要以锌粉 作为防腐填料，防腐方式单一，防腐效果一般且锌粉消耗量大，因而限制了其使用范围。
【发明内容】
[0003] 为了解决【背景技术】中所提出的问题，本发明提供一种含有石墨烯/聚苯胺的防腐 涂料。其中聚苯胺是一种廉价环保的防腐材料，可以与金属基体形成钝化膜来防止腐蚀，但 是聚苯胺易团聚，因此加入具有单片层结构的石墨烯使其均匀的负载；同时石墨烯的片层 结构也可以完善防腐涂层，起到屏蔽阻隔的作用；金属锌的电极电位比钢铁低，与金属基体 接触可以起到牺牲阳极保护的作用，石墨烯的高电导性可以加速电子的传递，进一步提高 了金属锌的保护效率。本发明制备的防腐涂料具有高效的防腐性能、低廉的成本且无毒无 害，便于工业化产生。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明制备的防腐涂料由以下重量份原料构成：
[0005] 环氧树脂20-80 %、石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料5-15%、锌粉5-10%、填 料5-10 %、着色颜料1-10 %、分散剂0. 1-3 %、润湿剂0. 1-3 %、增稠剂0. 1-3 %、流平剂 0· 1-1 %、消泡剂 0· 1-1 %、杀菌剂 0· 1-1 %、水 1-35%。
[0006] 其中，上述石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料的制备方法为：
[0007] (1)配制含有苯胺的盐酸溶液，加入250-300目石墨烯混合均匀后预冷至0-8°C， 其中苯胺浓度为〇· 2-0. 6mol/L，盐酸浓度为0· 3-0. 7mol/L，石墨烯浓度为20-60mg/mL ;
[0008] 作为优选，石墨烯的制备方法为：
[0009] 将鳞片石墨与高锰酸钾按质量比1:6混合均匀后，加入到含有NaNO3与浓硫酸的 反应器中，40°C搅拌反应2h，加入一定量的蒸馏水稀释后升温至99°C搅拌反应2. 5h，再加 入冰水和过氧化氢冷却至室温，离心、过滤、洗涤至中性后配成3mg/mL氧化石墨烯液，加入 水合肼和30%氨水，95°C反应12h，离心、过滤、洗涤、烘干研磨至300目，制得石墨烯；
[0010] (2)配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，并预冷至0-8°C，其中，过硫酸铵浓度为 0· 2-0. 6mol/L，盐酸浓度为 0· 3-0. 7mol/L ;
[0011] (3)将第一步得到的分散液加入反应器中，匀速搅拌并缓慢向其滴加第二步配制 的溶液，控温〇_8°C反应5-8h，过滤洗涤后放入0. 1-0. 5mol/L的NaOH溶液中浸泡2-4h，过 滤、洗涤、烘干研磨至250-350目，制得石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料。
[0012] 上述制备的石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料中，通过原位聚合法将聚苯胺负载于石 墨烯上，提高了聚苯胺的分散性，避免聚苯胺的团聚，同时将聚苯胺脱杂防止其与锌粉接触 使锌氧化。
[0013] 本发明还提供了含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐涂料的制备工艺：
[0014] 将石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料、锌粉、环氧树脂、填料、分散剂、润湿剂、消泡剂、 增稠剂、杀菌剂和水搅拌20-30min，混合均匀后，再加入着色颜料和流平剂搅拌均匀，即制 得含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐涂料。
[0015] 本发明的有益效果在于：本发明制得的含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐 涂料可以起到化学防腐、物理防腐和电化学防腐三重功效，防腐性能极佳，适用范围广且廉 价无污染，同时涂料漆膜物理性能优异且附着力好。其中添加的石墨烯是一种比表面积极 大且为独特的二维片层结构的新型碳材料，作为载体可以使聚苯胺均匀分散，不发生团聚， 增大了聚苯胺与金属基体的接触面，它的加入也大大增加了涂层的物理性能；聚苯胺是一 种环保的防腐材料，它可以与金属基体形成致密的氧化膜从而起到钝化作用，防止基体氧 化；活泼金属锌的加入可以起到牺牲阳极的阴极保护作用，它会优先被氧化从而保护了基 体，完善物理防腐和电化学防腐的不足；同时石墨烯具有优异的电子传递能力，可以提高锌 的保护效率，三者相辅相成起到协同作用，达到高效防腐性能。
【具体实施方式】
[0016] 以下各实施例、对比例中所采用的原料品种具体为：
[0017] 环氧树脂（HAD320-B，广东尚拓新材料科技有限公司）；分散剂（TDA，常州光辉化 工有限公司）；润湿剂（LCN-088,常州光辉化工有限公司）；增稠剂（N0,常州光辉化工有限 公司）；杀菌剂（ZJ-234,上海中锦化学环保材料）；流平剂（HR-6602,东莞市鸿瑞化工有限 公司）；消泡剂（HR-3209,东莞市鸿瑞化工有限公司）；着色颜料（钛白粉，常州纳欧新材料 科技有限公司）；填料（云母粉，深圳市森蓝拓科技有限公司）。
[0018] 实施例1
[0019] 按以下质量百分数配比各组分：
[0020] 环氧树脂 50% 石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料 纖 锌粉 着色颜料 4? 填料 m 分散剂 0.7% 润湿剂 Q:. 7% 增稠剂 1.0% 杀围剂 0.5% 流平剂 0.4% 消泡剂 0.4% 水 余量
[0021] (1)配制含有苯胺的盐酸溶液，加入300目石墨烯混合均匀后预冷至0°C，其中苯 胺浓度为〇· 2mol/L，盐酸浓度为0· 3mol/L，石墨稀浓度为20mg/mL ;
[0022] (2)配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，并预冷至0°C，其中，过硫酸铵浓度为 0· 2mol/L，盐酸浓度为 0· 3mol/L ;
[0023] (3)将第一步得到的分散液加入反应器中，匀速搅拌并缓慢向其滴加第二步配制 的溶液，控温〇 °C反应5h，过滤洗涤后放入0.1 mo 1/L的NaOH溶液中浸泡2h，过滤、洗涤、烘 干研磨至250目，制得石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料。
[0024] (4)将石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料、锌粉、环氧树脂、填料、分散剂、润湿剂、消泡 剂、增稠剂、杀菌剂和水搅拌20min，混合均匀后，再加入着色颜料和流平剂搅拌均匀，即制 得含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐涂料。
[0025] 实施例2
[0026] 按以下质量百分数配比各组分：
[0027] 环氧树脂 55% 石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料 10% 锌粉 61 着色颜料 5% 填料 8% 分散剂 0.8% 润湿剂 0.8% 增稠剂 1.0% 杀菌剂 0.5% 流平剂 0.5% 消泡剂 0.5% 水 余量
[0028] (1)配制含有苯胺的盐酸溶液，加入300目石墨烯混合均匀后预冷至8°C，其中苯 胺浓度为〇. 3mol/L，盐酸浓度为0. 4mol/L，石墨稀浓度为30mg/mL ;
[0029] (2)配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，并预冷至0°C，其中，过硫酸铵浓度为 0· 3mol/L，盐酸浓度为 0· 4mol/L ;
[0030] (3)将第一步得到的分散液加入反应器中，匀速搅拌并缓慢向其滴加第二步配制 的溶液，控温〇°C反应8h，过滤洗涤后放入0. 2mol/L的NaOH溶液中浸泡2h，过滤、洗涤、烘 干研磨至350目，制得石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料。
[0031] (4)将石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料、锌粉、环氧树脂、填料、分散剂、润湿剂、消泡 剂、增稠剂、杀菌剂和水搅拌20min，混合均匀后，再加入着色颜料和流平剂搅拌均匀，即制 得含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐涂料。
[0032] 实施例3
[0033] 按以下质量百分数配比各组分：
[0034] 环氧树脂 45% 石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料 8% 锌粉 10% 着色颜料 3% 填料 5% 分散剂 0.6% 润湿剂 0.6% 增稠剂 0.8% 杀菌剂 0.5% 流平剂 0.3% 消泡剂 0.3% 水 余量
[0035] (1)配制含有苯胺的盐酸溶液，加入250目石墨烯混合均匀后预冷至5°C，其中苯 胺浓度为〇· 5mol/L，盐酸浓度为0· 6mol/L，石墨稀浓度为50mg/mL ;
[0036] (2)配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，并预冷至5°C，其中，过硫酸铵浓度为 0· 5mol/L，盐酸浓度为 0· 5mol/L ;
[0037] (3)将第一步得到的分散液加入反应器中，匀速搅拌并缓慢向其滴加第二步配制 的溶液，控温5°C反应6h，过滤洗涤后放入0. lmol/L的NaOH溶液中浸泡4h，过滤、洗涤、烘 干研磨至250-350目，制得石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料。
[0038] (4)将石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料、锌粉、环氧树脂、填料、分散剂、润湿剂、消泡 剂、增稠剂、杀菌剂和水搅拌30min，混合均匀后，再加入着色颜料和流平剂搅拌均匀，即制 得含有石墨烯/脱杂聚苯胺/锌的高效防腐涂料。
[0039] 实施例4
[0040] 按以下质量百分数配比各组分：
[0041 ] 环氧树脂 石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料 m 锌粉 8% 着色颜料 4% 填料 10% 分散剂 0.4% 润湿剂 0.4% 增稠剂 0.5% 杀菌剂 0.5% 流平剂 0.2%